Elektromobilität - Gröbel

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Elektromobilität

Was ist den eigentlich ein Elektroauto?
Mittlerweile tummeln sich unter dem Begriff Elektroauto eine große Anzahl verschiedener Antriebskonzepte. Hier ein kleiner Erklärungsversuch:

Mild Hybrid
Den elektrisch gesehen geringste Anteil hat der sogenannte Mild Hybrid. Hier unterstützt ein Elektromotor den Diesel oder Benzinmotor. Der Strom für den Elektromotor kommt hierbei aus einem kleinen Akku im Fahrzeug. Dieser wird über die beim Bremsen zurückgewonnene Energie wieder aufgeladen. Das geht relativ einfach durch den verbauten Elektromotor, der beim Bremsen als Generator genutzt wird und so die Bewegungsenergie in elektrische Energie umwandelt und damit den Akku auflädt. Dieses Verfahren nennt sich in der Fachspreche Rekuperation (von lateinisch recuperatio ‚Wiedererlangung, Wiedererwerbung‘). Ist der Akku im Mild Hybrid vollgeladen, kann dieser meist nur wenige Kilometer rein elektrisch fahren, bevor der Verbrennungsmotor wieder zugeschaltet wird.

Durch die Unterstützung des Elektromotors kann der Kraftstoffverbrauch des Verbrennungsmotors leicht gesenkt werden.
Plug-In Hybrid
Beim Plug-In Hybrid (PHEV, Plug-In-Hybrid Vehicle) wurde das Konzept umgedreht, so dass der Elektromotor durch einen Verbrennungsmotor unterstützt wird. Auch hier wird der Akku durch Rekuperation geladen, zusätzlich lässt sich dieser auch von Außen über eine Steckdose oder Ladestation aufladen. Der Akku in einem Plug-In-Hybrid ist also deutlich größer als beim Mild Hybrid. Zudem hat der Elektromotor auch mehr Leistung und kann somit das Fahrzeug auch ohne Unterstützung des Verbrennungsmotors vortbewegen.

Ist der Akku leer, so funktioniert der Plug-In-Hybrid wie ein Mild Hybrid. Meist ist aber auch möglich, die Batterie während der Fahrt über den Verbrennungsmotor aufzuladen, was aber logischer weise zu einem deutlich erhöhten Spritverbrauch führt.

Im günstigsten Fall erhält man die Vorteile aus Verbrennungs- und Elektromotor. Meist überwiegen aber die Nachteile beider Systeme. So sind mit besonderer Vorsicht die Verbrauchswerte bei Plug-In-Hybriden zu bewerten. Der europäische Fahrzyklus (NEFZ) kommt durch hier zu vollkommen „geschönigten“ Ergebnissen. So kommt ein moderner PHEV schon mal mit einem Verbrauch von 1,8 auf 100 Kilometern auf dem Papier daher. Das wäre in der Praxis natürlich nur zu erreichen, wenn man ausschließlich elektrisch fahren würde und somit den Akku etwa alle 45 Kilometer wieder aufladen würde. Da viele PHEV obendrein nicht mal schnellladefähig sind, dauert das Volladen schon mal drei Stunden.

Der reale Verbrauch liegt also je nach Nutzung eher bei vier bis sieben Litern. Das liegt unter anderem an dem wesentlich höheren Gewicht durch Akku und Elektromotor gegenüber einem reinen Verbrenner. Zudem ist die verbaute Technik komplizierter und erhöht somit auch die Inspektions- und Wartungskosten.
Range Extender
Der Range Extender (REX) kommt nur bei reinen batteriebetriebenen Elektrofahrzeugen vor. Das Auto wird also grundsätzlich nur von einem Elektromotor angetrieben. Der Akku für den Elektromotor wird direkt an einer Steckdose oder Ladestation aufgeladen. Zusätzlich kann der REX aber noch über einen kleinen Verbrennungsmotor in Kombination mit einem Generator aufgeladen werden. Dieses Konzept fand unter anderem im BMW i3 Verwendung, wo er optional erhältlich war. Allerdings war auch der Verbrauch von etwa 7 l/100km vergleichsweise hoch.

Durch die steigende Kapazität der verbauten Akkus von über 50 kWh und die hohen Ladeleistungen am Schnellader hat sich dieses System aber mittlerweile erübrigt.
Elektrische Wasserstoff Fahrzeuge
Fahrzeuge mit Wasserstoff (FCEV, Fuel Cell Electric Vehicle) verbrennen den „Treibstoff“ nicht in einem Verbrennungsmotor. Sie nutzen vielmehr den mitgeführten Brennstoff, um diesen in einer Brennstoffzelle in Strom zu wandeln. Dieser Strom lädt dann in der Regel den Akku und treibt damit den Elektromotor an. Nach der Brennstoffzelle bliebt nur noch Wasser übrig. Durch den verbauten Akku kann die Brennstoffzelle im idealen Bereich arbeiten und somit genügend Strom für den Elektromotor zur Verfügung stellen. Natürlich nutzt auch der FCEV die Rekuperation zum Aufladen des Akkus.

Als Vorteil kann sicher die kurze Betankung gegenüber einer Ladestation genannt werden, da sie ähnlich schnell wie das betanken von Benzin geht.
Allerdings ist der hohe Energiebedarf bei der Herstellung von grünem Wasserstoff ein klarer Nachteil von FCEV Fahrzeugen. Es wird etwa die dreifache Energie an Strom benötigt, um die gleiche Reichweite wie ein rein elektrisches Batteriefahrzeug zu erhalten.
Elektrische Ethanol Fahrzeuge
Fahrzeuge mit Ethanol (FCEV, Fuel Cell Electric Vehicle) arbeiten ähnlich wie Wasserstoff. Vereinfacht gesagt wird mittels eines Katalysators und Zugabe von CO2 der Wasserstoff in Ethanol gewandelt. Dieser lässt sich nun einfach transportieren und Tanken wie Benzin. Im FCEV Fahrzeug wird dann das Ethanol durch Aufspaltung in CO2 und Wasserstoff in einer Brennstoffzelle wieder zu Strom gewandelt. Dieser Strom lädt dann den Akku und treibt damit den Elektromotor an. Nach der Brennstoffzelle bliebt Wasser und CO2 übrig. Durch den verbauten Akku kann die Brennstoffzelle im idealen Bereich arbeiten und somit genügend Strom für den Elektromotor zur Verfügung stellen. Natürlich nutzt auch der FCEV die Rekuperation zum Aufladen des Akkus.

Als Vorteil kann sicher die kurze Betankung gegenüber einer Ladestation genannt werden, da sie ähnlich schnell wie das betanken von Benzin geht.
Allerdings ist der hohe Energiebedarf bei der Herstellung von grünem Ethanol ein klarer Nachteil. Es wird etwa die fünffache Energie an Strom benötigt, um die gleiche Reichweite wie ein rein elektrisches Batteriefahrzeug zu erhalten.
Batterieelektrische Fahrzeuge
Bleiben noch die rein batterieelektrischen Fahrzeuge (BEV, Battery Electric Vehicle) übrig. Das BEV bezieht seine gesamte Energie über eine an der Steckdose oder Ladestation aufladbaren Akku. Die heutigen BEV haben übliche Reichweiten von mehr als 300 Kilometern. Dank fallenden Preisen bei den Akkus und weiteren Verbesserungen bei deren Speicherdichte wird auch die Reichweite in den nächsten Jahren weiter ansteigen lassen. Durch die wesentlich einfachere Technik gegenüber einem modernen Verbrennungsmotor sind auch Wartungs- und Inspektionskosten eher gering.
Da moderne BEV zudem über immer höhere Schnelladeleistungen verfügen, werden auch die Ladezeiten für weitere 100 km Reichweite immer kürzer. Meist reicht schon eine kurze Kaffeepause, um vollgeladen weiter zu fahren. Durch das ständig wachsende Schnellladenetz sind heute mit diesen Fahrzeugen weite Strecken kein Problem mehr.
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